JP2005254682A - Electrostatic actuator and its manufacturing process,liquid drop ejection head employing it and its manufacturing process, and liquid drop ejector - Google Patents

Electrostatic actuator and its manufacturing process,liquid drop ejection head employing it and its manufacturing process, and liquid drop ejector Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic actuator having stabilized driving characteristics by establishing a technology for expressing the charging amount between a diaphragm part and an electrode numerically, and to provide its manufacturing process, a liquid ejection head employing them, its manufacturing process, and a liquid ejector. <P>SOLUTION: While applying a bias voltage between a diaphragm part and an electrode, capacitance between them is measured. The bias voltage for minimizing the capacitance represents the charging amount between the diaphragm part and the electrode. The charging amount measuring device 100 comprises a power supply section 101 generating a bias voltage, an LCR meter 102 as a section for measuring the capacitance between the diaphragm part applied with a bias voltage and the electrode, a section for operating the charging amount by connecting the power supply section 101 with the LCR meter 102, and a PC (personal computer) 103 functioning as a control section of each section. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、振動板部とこれに所定の間隔で対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータ、静電アクチュエータの製造方法、これらを用いた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置に関する。   The present invention relates to an electrostatic actuator provided with an electromechanical transducer having a diaphragm portion and electrodes arranged opposite to each other at a predetermined interval, a method for manufacturing the electrostatic actuator, a droplet discharge head using these, a liquid discharge head, and a liquid The present invention relates to a method for manufacturing a droplet discharge head and a droplet discharge device.

振動板部とこれに所定の間隔で対向配置された電極とを有する静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッドが小型化、低電圧駆動等の観点で注目されている。   An ink jet head as a droplet discharge head including an electrostatic actuator having a diaphragm portion and electrodes arranged to face each other at a predetermined interval has attracted attention from the viewpoints of downsizing and low voltage driving.

この静電アクチュエータは、振動板部(振動板)とこれに対向する電極(個別電極)との間に直流の駆動電圧を印加することにより、静電気力(クーロン力)によって振動板部が電極に引き寄せられ、駆動電圧を解除すると振動板部が元の位置に戻る。インクジェットヘッドは、この振動板部の変位を利用して振動板部に面した室に充填された液体を加圧し、ノズルから液滴を吐出する。   This electrostatic actuator applies a DC driving voltage between a diaphragm (diaphragm) and an electrode (individual electrode) facing the diaphragm, so that the diaphragm is applied to the electrode by electrostatic force (Coulomb force). When the drive voltage is released, the diaphragm is returned to its original position. The ink jet head pressurizes the liquid filled in the chamber facing the vibration plate portion using the displacement of the vibration plate portion, and discharges the liquid droplets from the nozzle.

このインクジェットヘッドの駆動方法としては、複数のインク流路とノズルと振動板部が形成された流路基板と、該振動板部に対向し所定の間隔を有して配設された個別電極とを有し、該流路基板がP型のシリコンより形成され、該流路基板にB+(ホウ素イオン)を1×10E19個/立方cm以上拡散してなるインクジェットヘッドの駆動方法が知られている。 As a method for driving the ink jet head, a flow path substrate on which a plurality of ink flow paths, nozzles, and a vibration plate portion are formed, and individual electrodes that are disposed to face the vibration plate portion and have a predetermined interval are provided. There is known a method of driving an ink jet head in which the flow path substrate is formed of P-type silicon and B + (boron ions) are diffused by 1 × 10E19 / cubic cm or more in the flow path substrate. Yes.

この場合、該流路基板をGND電位に接地し、個別電極にGND電位から+電位となるパルス電圧を印加して振動板部を変形させてノズルからインクを吐出させて記録を行う(特許文献1)。   In this case, the flow path substrate is grounded to the GND potential, and a pulse voltage that changes from the GND potential to the + potential is applied to the individual electrode to deform the diaphragm portion, and ink is ejected from the nozzle to perform recording (Patent Document). 1).

このような静電アクチュエータを有するインクジェットヘッドは、振動板部とこれに対向する電極との間には、電気的に振動板部と電極との短絡を防ぐ絶縁膜(層)が形成されており、振動板部が半導体材料で構成される場合、この絶縁膜(層)は誘電体として働き、長時間の駆動電圧印加によって振動板部と電極との間に電荷が残留し帯電することが知られている(特許文献2)。   In an inkjet head having such an electrostatic actuator, an insulating film (layer) that electrically prevents a short circuit between the vibration plate portion and the electrode is formed between the vibration plate portion and the electrode opposed thereto. When the diaphragm part is made of a semiconductor material, this insulating film (layer) functions as a dielectric, and it is known that a charge remains and is charged between the diaphragm part and the electrode by applying a driving voltage for a long time. (Patent Document 2).

またこの絶縁膜(層)以外にも誘電体が存在する場合がある。例えば振動板部と電極とが密着して離れなくなることを防止するためにそれぞれの表面を処理したHMDS(Hexa Methyl Di Silazane)等の疎水処理膜や同じく表面に吸着された水分が駆動時の電界によって帯電する(HMDSに関する文献;特許文献3)。   In addition to this insulating film (layer), a dielectric may be present. For example, a hydrophobic treatment film such as HMDS (Hexa Methyl Di Silazane) treated on each surface in order to prevent the diaphragm and the electrode from coming into close contact with each other, and an electric field generated when moisture adsorbed on the surface is driven. (Literature relating to HMDS; Patent Literature 3).

振動板部と電極との間に帯電が起こると、この帯電による電界によって振動板部と電極との間の相対変位量が変化することにより、吐出特性(吐出されるインク質量やインクスピード等)が変化して印字品質に影響を及ぼす。よって、インクジェットヘッドの製造工程では、この帯電量が所定の範囲内に収まっているか印字検査等を実施して製品化する。   If charging occurs between the diaphragm and the electrode, the relative displacement between the diaphragm and the electrode changes due to the electric field generated by this charging, resulting in ejection characteristics (e.g., ejected ink mass and ink speed). Changes and affects print quality. Therefore, in the manufacturing process of the ink jet head, a print inspection or the like is performed to determine whether the charge amount is within a predetermined range, and the product is commercialized.

さらに、このインクジェットヘッドを搭載したインクジェットプリンタを駆動する場合は、駆動時の電圧とは極性の異なる電圧を所定の周期で印加して、振動板部と電極との間の帯電を除去する静電アクチュエータのリフレッシュ処理を行うことが知られている(特許文献4)。   Further, when driving an ink jet printer equipped with this ink jet head, a voltage having a polarity different from the voltage at the time of driving is applied at a predetermined cycle to remove the electrostatic charge between the diaphragm portion and the electrode. It is known to perform actuator refresh processing (Patent Document 4).

特開平10−181011号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-181011 特開平7−81088号公報JP 7-81088 A 特開平10−18028号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-18028 特開平7−214775号公報JP-A-7-214775

このような従来のインクジェットヘッドでは、上記のように振動板部と電極との間の帯電量が所定の範囲に収まっているか検査する必要があり、製造歩留まりは容易に改善されない。よって、静電アクチュエータを備えたインクジェットヘッドの製造工程において、振動板部と電極との間の残留電荷による帯電量を的確に把握し、これを元に製品の良否を判定する技術や製造工程にフィードバックする技術が求められている。   In such a conventional ink jet head, it is necessary to inspect whether or not the charge amount between the diaphragm portion and the electrode is within a predetermined range as described above, and the manufacturing yield is not easily improved. Therefore, in the manufacturing process of inkjet heads equipped with electrostatic actuators, the amount of charge due to the residual charge between the diaphragm and the electrode is accurately grasped, and the technology and manufacturing process for determining the quality of the product based on this is determined. There is a need for feedback technology.

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであり、振動板部と電極との間の帯電量を数値化する技術を確立して、安定した駆動特性を有する静電アクチュエータ、静電アクチュエータの製造方法、これらを用いた液滴吐出ヘッド、液滴吐出ヘッドの製造方法および液滴吐出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and has established a technique for quantifying the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode, and provides an electrostatic actuator, It is an object of the present invention to provide an actuator manufacturing method, a droplet discharge head using these, a method of manufacturing a droplet discharge head, and a droplet discharge device.

本発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの帯電量測定方法において、振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しながら、振動板部と電極との間の静電容量を計測する計測工程と、静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を求める算出工程と、を備えたことを特徴とする。ここで「極小近傍領域」とは、極小を含む極小近傍の所定の領域をいう。   The method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator according to the present invention is a method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator having an electromechanical conversion element having a diaphragm part and an electrode opposed to the diaphragm part at a predetermined interval. In the method, a measuring step of measuring a capacitance between the diaphragm portion and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode, and a specific value within a region where the capacitance is in the minimum vicinity And a calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from a bias voltage when taking the voltage. Here, the “minimum vicinity region” refers to a predetermined region near the minimum including the minimum.

この構成によれば、計測工程では、振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しながら、振動板部と電極との間の静電容量を計測し、算出工程では、この静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を求めることにより、振動板部と電極との間の帯電量を数値化することができる。   According to this configuration, in the measurement step, the electrostatic capacitance between the diaphragm portion and the electrode is measured while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode, and in the calculation step, the electrostatic capacitance is measured. By calculating the amount of charge charged between the diaphragm and the electrode from the bias voltage when taking a specific value in the region near the minimum, the amount of charge between the diaphragm and the electrode can be quantified it can.

この場合、計測工程では、バイアス電圧に対する振動板部と電極との間の静電容量を複数点計測し、算出工程では、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法によりバイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から帯電量を求めることが好ましい。   In this case, in the measurement step, the electrostatic capacitance between the diaphragm portion and the electrode with respect to the bias voltage is measured at a plurality of points, and in the calculation step, the bias voltage and the bias voltage are determined by the least square method based on the capacitance measured at the plurality of points. It is preferable to approximate the relationship with the electrostatic capacity as a quadratic curve and obtain the charge amount from the bias voltage when the quadratic curve takes a specific value in the region near the minimum.

この構成によれば、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法によりバイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から帯電量を求めるため、振動板部と電極との間の帯電量を確実に数値化することができる。またこの計測工程と算出工程とを繰り返し行えば、より精度の高い帯電量を求めることができる。   According to this configuration, the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve by the least square method based on the capacitance measured at a plurality of points, and the quadratic curve is a specific region in the region near the minimum. Since the charge amount is obtained from the bias voltage when the value is taken, the charge amount between the diaphragm portion and the electrode can be reliably quantified. If the measurement process and the calculation process are repeated, a more accurate charge amount can be obtained.

またこの場合、算出工程では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似する際、バイアス電圧を印加することによって振動板部が急峻に変位する立ち上がり部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似することが好ましい。   In this case, in the calculation process, when the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, measured values of the rising portion and the falling portion where the diaphragm portion is suddenly displaced by applying the bias voltage. It is preferable to approximate except.

この構成によれば、2次曲線として近似されるバイアス電圧と静電容量との関係は、バイアス電圧を印加することによって振動板部が急峻に変位する立ち上がり、立ち下り部分の計測値を除いて近似されるため、振動板部と電極との間の帯電による静電容量の変化を正確に捉えて、振動板部と電極との間の帯電量を求めることができる。   According to this configuration, the relationship between the bias voltage and the capacitance approximated as a quadratic curve is obtained by excluding measured values at the rising and falling portions where the diaphragm portion is suddenly displaced by applying the bias voltage. Since it is approximated, the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode can be obtained by accurately grasping the change in capacitance due to the charge between the diaphragm portion and the electrode.

本発明の静電アクチュエータの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて振動板部と電極との間に帯電した帯電量を測定する測定工程と、静電アクチュエータの駆動電圧を測定された帯電量に応じた値に調整する調整工程とを備えたことを特徴とする。   The method for manufacturing an electrostatic actuator according to the present invention is the above method for manufacturing an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval. A measuring step of measuring the amount of charge charged between the diaphragm portion and the electrode using the method for measuring the amount of charge of the electrostatic actuator of the invention, and the driving voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured amount of charge And an adjusting step for adjusting.

この構成によれば、測定工程では、上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて振動板部と電極との間に帯電した帯電量を測定し、調整工程では、静電アクチュエータの駆動電圧を測定された帯電量に応じた値に調整するため、振動板部と電極との間に帯電した帯電量に対応した適切な静電アクチュエータの駆動電圧の設定をすることができる。ゆえに安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを製造することができる。   According to this configuration, in the measurement step, the charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode is measured using the method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the invention described above, and in the adjustment step, the electrostatic actuator is driven. Since the voltage is adjusted to a value corresponding to the measured charge amount, an appropriate driving voltage for the electrostatic actuator corresponding to the charge amount charged between the diaphragm and the electrode can be set. Therefore, an electrostatic actuator having stable driving characteristics can be manufactured.

またこの場合、測定された帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示すと判定した場合、この静電アクチュエータを不良として排除する判定工程をさらに備えることが好ましい。   In this case, it is preferable to further include a determination step of determining whether or not the measured charge amount indicates an abnormal value, and when determining that the measured charge amount indicates an abnormal value, this electrostatic actuator is excluded as a failure.

本発明の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、液滴吐出ヘッドは、静電アクチュエータと、吐出室を含む液体流路と、吐出室に連通するノズルとが複数区画形成された液滴吐出部を有し、液滴吐出部の複数区画形成された静電アクチュエータのうち1つの帯電量を上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、上記発明の静電アクチュエータの製造方法における静電アクチュエータの駆動電圧を調整する調整工程または上記発明の帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示す場合この静電アクチュエータを不良として排除する判定工程とを備えたことを特徴とする。   The method of manufacturing a droplet discharge head according to the present invention includes a diaphragm portion and an electrostatic actuator having an electromechanical conversion element having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that discharges droplets from a nozzle by pressurizing a liquid filled in a discharge chamber that faces the droplet, the droplet discharge head includes a liquid flow that includes an electrostatic actuator and a discharge chamber. The electrostatic actuator according to the present invention has a droplet discharge portion in which a plurality of passages and nozzles communicating with the discharge chamber are formed. Measurement step using the above charge amount measurement method, adjustment step for adjusting the driving voltage of the electrostatic actuator in the method for manufacturing the electrostatic actuator of the invention, or whether the charge amount of the invention shows an abnormal value Or it determines, characterized by comprising a determination step that eliminates the electrostatic actuator as defective if indicating an abnormal value.

この構成によれば、液滴吐出部の複数区画形成された静電アクチュエータは、ほぼ同一レベルの帯電量を持っていると考えられる。よって、測定工程では、この複数の静電アクチュエータのうち1つの帯電量を測定し、調整工程では、静電アクチュエータの駆動電圧を帯電量に応じた値に設定することができる。または判定工程では、帯電量が異常値を示す静電アクチュエータを検出して排除することができる。ゆえに安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを備えた液滴吐出ヘッドを製造することができる。   According to this configuration, it is considered that the electrostatic actuator formed in a plurality of sections of the droplet discharge portion has substantially the same level of charge. Therefore, in the measurement process, the charge amount of one of the plurality of electrostatic actuators can be measured, and in the adjustment process, the drive voltage of the electrostatic actuator can be set to a value corresponding to the charge amount. Alternatively, in the determination step, an electrostatic actuator having an abnormal charge amount can be detected and eliminated. Therefore, a droplet discharge head including an electrostatic actuator having stable driving characteristics can be manufactured.

またこの場合、液滴吐出部は、ダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ有し、測定工程では、このダミー静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量を測定することが好ましい。   In this case, it is preferable that the droplet discharge unit has at least one dummy electrostatic actuator, and in the measurement step, the charge amount between the diaphragm portion of the dummy electrostatic actuator and the electrode is measured.

この構成によれば、液滴吐出部は、帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータを有しているため、本来の液体を加圧する静電アクチュエータを用いてその帯電量を測定しなくてもよい。また測定工程において、静電アクチュエータが駆動可能な上下限の電圧範囲で振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加する場合、印加されるバイアス電圧によって、本来の静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避することができる。   According to this configuration, since the droplet discharge unit has the dummy electrostatic actuator for measuring the charge amount, it is not necessary to measure the charge amount using the electrostatic actuator that pressurizes the original liquid. Also good. Also, in the measurement process, when a bias voltage is applied between the diaphragm and the electrode within the upper and lower voltage ranges that can drive the electrostatic actuator, there is a risk that the original electrostatic actuator will be degraded by the applied bias voltage. Can be avoided.

また本発明の他の液滴吐出ヘッドの製造方法は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、電極が形成されるウェハ状の第1の基板と、振動板部が形成されるウェハ状の第2の基板とを接合して当該接合により得られたウェハ状積層体に液滴吐出ヘッド複数個分の前記静電アクチュエータを形成すると共に、液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成する製造工程と、前記ウェハ状積層体から複数の前記液滴吐出ヘッドを切り出す切断工程と、前記切断工程により得られた前記液滴吐出ヘッドに対して、ダミー静電アクチュエータの少なくとも1つの帯電量を上記発明の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、上記発明の静電アクチュエータの製造方法における静電アクチュエータの駆動電圧を調整する調整工程または上記発明の帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示す場合この静電アクチュエータを不良として排除する判定工程とを備えたことを特徴とする。   According to another method of manufacturing a liquid droplet ejection head of the present invention, an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion with a predetermined interval is provided. In a manufacturing method of a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a discharge chamber located facing a vibration plate portion and discharges a droplet from a nozzle, a wafer-like first substrate on which an electrode is formed; A plurality of droplet discharge heads are formed on the wafer-like laminate obtained by bonding the wafer-like second substrate on which the vibration plate portion is formed, and droplet discharge is performed. A manufacturing process for forming at least one dummy electrostatic actuator in an area other than the area where the head is formed, a cutting process for cutting a plurality of the droplet discharge heads from the wafer-like laminate, and a previous step obtained by the cutting process A measurement step of measuring at least one charge amount of the dummy electrostatic actuator with respect to the droplet discharge head using the charge amount measurement method of the electrostatic actuator of the invention, and a static in the method of manufacturing the electrostatic actuator of the invention. An adjustment step for adjusting the driving voltage of the electric actuator, or a determination step for determining whether or not the charge amount of the present invention shows an abnormal value, and if the abnormal value shows an abnormal value, a determination step of eliminating the electrostatic actuator as a defect Features.

この構成によれば、製造工程では、電極が形成されるウェハ状の第1の基板と振動板部が形成される第2の基板とを接合することより、液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成し、測定工程では、このダミー静電アクチュエータの帯電量を測定するため、この帯電量測定結果を本来の静電アクチュエータの帯電量に置き換えることができる。そして、測定工程において静電アクチュエータが駆動可能な上下限の電圧範囲で振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加する場合、印加されるバイアス電圧によって、本来の静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避することができる。また、このウェハ単位に形成される静電アクチュエータを備える複数の液滴吐出ヘッドを1製造ロットとして帯電量のバラツキを把握することができる。   According to this configuration, in the manufacturing process, by joining the wafer-like first substrate on which the electrode is formed and the second substrate on which the vibration plate portion is formed, the region other than the region where the droplet discharge head is formed At least one dummy electrostatic actuator is formed in the region, and in the measurement step, the charge amount of the dummy electrostatic actuator is measured. Therefore, the charge amount measurement result can be replaced with the original charge amount of the electrostatic actuator. When applying a bias voltage between the diaphragm and the electrode within the upper and lower voltage ranges in which the electrostatic actuator can be driven in the measurement process, the risk of degrading the original electrostatic actuator due to the applied bias voltage Can be avoided. In addition, it is possible to grasp the variation in the charge amount by using a plurality of droplet discharge heads including electrostatic actuators formed in wafer units as one manufacturing lot.

本発明の静電アクチュエータは、上記発明の静電アクチュエータの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。これによれば、静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量を測定する測定工程と、この静電アクチュエータの駆動電圧を測定された帯電量に応じた値に調整する調整工程、あるいは、帯電量が異常値を示す静電アクチュエータを不良として排除する判定工程を備えているため、安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを提供することができる。   The electrostatic actuator of the present invention is manufactured using the method for manufacturing an electrostatic actuator of the present invention. According to this, a measurement step of measuring the charge amount between the diaphragm portion of the electrostatic actuator and the electrode, and an adjustment step of adjusting the drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured charge amount, Or since the determination process which excludes the electrostatic actuator in which charge amount shows an abnormal value as a defect is provided, the electrostatic actuator which has the stable drive characteristic can be provided.

本発明の液滴吐出ヘッドは、上記発明の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。これによれば、安定した駆動特性を有する静電アクチュエータを備えているため、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドを提供することができる。   The droplet discharge head of the present invention is manufactured using the method for manufacturing a droplet discharge head of the above invention. According to this, since the electrostatic actuator having a stable driving characteristic is provided, a droplet discharge head having a stable discharge characteristic can be provided.

また本発明の他の液滴吐出ヘッドは、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、静電アクチュエータと、吐出室を含む液体流路と、吐出室に連通するノズルとが複数区画された液滴吐出部を有し、液滴吐出部には、振動板部と電極との間の帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ備えたことを特徴とする。   In addition, another droplet discharge head of the present invention includes a vibration plate portion by an electrostatic actuator including an electromechanical conversion element having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion at a predetermined interval. In a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a discharge chamber located facing and discharges droplets from a nozzle, an electrostatic actuator, a liquid flow path including the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber And a droplet discharge section having a plurality of sections, and the droplet discharge section is provided with at least one dummy electrostatic actuator for measuring a charge amount between the vibration plate section and the electrode. And

この構成によれば、液滴吐出ヘッドを構成する液滴吐出部には、複数の静電アクチュエータと共に、振動板部と電極との間の帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータを備えているため、このダミー静電アクチュエータの振動板部と電極との帯電量を測定して、液体を加圧する本来の静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量として置き換えることができる。また、帯電量測定の際に印加するバイアス電圧等の影響で本来の静電アクチュエータを劣化させるリスクを回避することができる。   According to this configuration, the droplet discharge unit constituting the droplet discharge head includes a plurality of electrostatic actuators and a dummy electrostatic actuator for measuring the amount of charge between the diaphragm and the electrode. Therefore, the charge amount between the vibration plate portion and the electrode of the dummy electrostatic actuator can be measured and replaced with the charge amount between the vibration plate portion and the electrode of the original electrostatic actuator that pressurizes the liquid. In addition, it is possible to avoid the risk of deteriorating the original electrostatic actuator due to the influence of a bias voltage or the like applied when measuring the charge amount.

本発明の液滴吐出装置は、上記発明の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする。これによれば、安定した吐出特性を有する液滴吐出ヘッドが搭載されているため、高い吐出品質を有する液滴吐出装置を提供することができる。   The liquid droplet ejection apparatus of the present invention is equipped with the liquid droplet ejection head of the above invention. According to this, since a droplet discharge head having stable discharge characteristics is mounted, a droplet discharge device having high discharge quality can be provided.

尚、本発明の液滴吐出装置とは、液体としてインクを用いたインクジェットプリンタ等の記録装置や液体としてカラーフィルタ材料、発光材料、金属配線材料などの機能液を用いて液滴吐出ヘッドから基板(ワーク)上に吐出して前記機能液からなるカラーフィルタ層、発光層および金属配線等を描画する描画装置を含むものである。   The droplet discharge device of the present invention is a recording device such as an ink jet printer using ink as a liquid, or a substrate from a droplet discharge head using a functional liquid such as a color filter material, a light emitting material, or a metal wiring material as a liquid. It includes a drawing device that draws the color filter layer, the light emitting layer, the metal wiring, and the like made of the functional liquid by discharging onto the (work).

本発明のウェハ状積層体は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが複数個区画形成されたウェハ状積層体において、電極が形成されたウェハ状の第1の基板と、振動板部および吐出室となる液体流路が形成されたウェハ状の第2の基板と、ノズルが形成されたウェハ状の第3の基板とを有し、ウェハ状の第1の基板とウェハ状の第2の基板との接合により、静電アクチュエータの帯電量を特定するためのダミー電気機械変換素子が液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つ形成されたことを特徴とする。   The wafer-like laminate of the present invention faces the vibration plate portion by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a vibration plate portion and electrodes opposed to the vibration plate portion at a predetermined interval. A wafer-like first substrate on which electrodes are formed in a wafer-like laminate in which a plurality of droplet ejection heads that pressurize a liquid filled in an ejection chamber located at a position and eject droplets from a nozzle are formed A wafer-like second substrate on which a liquid flow path serving as a vibration plate portion and a discharge chamber is formed, and a wafer-like third substrate on which a nozzle is formed, and the wafer-like first substrate And at least one dummy electromechanical conversion element for specifying the charge amount of the electrostatic actuator is formed in an area other than the formation area of the droplet discharge head by bonding the wafer and the wafer-like second substrate. And

この構成によれば、このウェハ状積層体には、静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量を特定するためのダミー電気機械変換素子が、ウェハ状の第1の基板と第2の基板とを接合することにより少なくとも1つ形成されているため、このダミー電気機械変換素子の振動板部と電極との間の帯電量を測定することによって、このウェハ状の基板に区画形成された複数の液滴吐出ヘッドを構成する静電アクチュエータの振動板部と電極との間の帯電量として置き換えすることができる。また、このダミー電気機械変換素子は、液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に設けられているため、このダミー電気機械変換素子を液滴ヘッド内に設ける場合に比べて、液滴吐出ヘッドを小型化することができウェハ状積層体の使用面積効率を上げることができる。   According to this configuration, the wafer-like laminate includes the dummy electromechanical conversion element for specifying the amount of charge between the diaphragm portion of the electrostatic actuator and the electrode, the first wafer-like substrate and the first substrate. Since at least one is formed by joining two substrates, a partition is formed on this wafer-like substrate by measuring the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode of this dummy electromechanical transducer. It can be replaced with the amount of charge between the diaphragm portion and the electrode of the electrostatic actuator constituting the plurality of droplet discharge heads. In addition, since the dummy electromechanical transducer is provided in a region other than the region where the droplet ejection head is formed, the droplet ejection head can be compared with the case where the dummy electromechanical transducer is provided in the droplet head. The size can be reduced, and the use area efficiency of the wafer-like laminate can be increased.

本発明は、振動板部とこの振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの帯電量測定装置において、振動板部と電極との間に所定のバイアス電圧を印加するための電源部と、バイアス電圧が印加された振動板部と電極との間の静電容量を計測する容量測定部と、容量測定部の静電容量測定結果に基づいて、静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極との間の帯電量を演算する演算部とを備えたことを特徴とする。   The present invention relates to an electrostatic charge measuring device for an electrostatic actuator having an electromechanical transducer element having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval. A power supply unit for applying a predetermined bias voltage between them, a capacitance measuring unit for measuring the capacitance between the diaphragm unit and the electrode to which the bias voltage is applied, and capacitance measurement of the capacitance measuring unit And a calculation unit that calculates a charge amount between the diaphragm unit and the electrode from a bias voltage when the capacitance takes a specific value in the region near the minimum based on the result.

この構成によれば、バイアス電圧を発生する電源部と、静電容量を測定する容量測定部と、静電容量の測定結果から帯電量(電圧)を演算する演算部とを備えているため、静電アクチュエータの振動板部と電極との間にバイアス電圧を印加しながら振動板部と電極との間の静電容量を測定して、静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極との間の帯電量を求めて数値化することができる。   According to this configuration, the power supply unit that generates the bias voltage, the capacitance measurement unit that measures the capacitance, and the calculation unit that calculates the charge amount (voltage) from the measurement result of the capacitance, Measure the capacitance between the diaphragm and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm and the electrode of the electrostatic actuator, and the capacitance takes a specific value in the region near the minimum The amount of charge between the diaphragm portion and the electrode can be obtained from the bias voltage at the time and digitized.

またこの場合、演算部では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときのバイアス電圧から振動板部と電極との間の帯電量を演算することが好ましい。これによれば、振動板部と電極との間の帯電量をより正確に数値化することができる。   In this case, the calculation unit approximates the relationship between the bias voltage and the capacitance as a quadratic curve, and determines the diaphragm portion and the electrode from the bias voltage when the capacitance takes a specific value in the region near the minimum. It is preferable to calculate the amount of charge between the two. According to this, the charge amount between the diaphragm portion and the electrode can be quantified more accurately.

さらにこの場合、演算部が演算して出力した帯電量に応じた値に、静電アクチュエータの駆動電圧を調整する調整部を備えることが好ましい。この帯電量測定装置を用いれば、帯電量の測定に応じて適正な駆動電圧を設定することができる。   Furthermore, in this case, it is preferable to include an adjustment unit that adjusts the drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the charge amount calculated and output by the calculation unit. If this charge amount measuring device is used, an appropriate drive voltage can be set according to the measurement of the charge amount.

まず本発明の一実施形態であるインクジェットヘッドを搭載した液滴吐出装置としての記録装置であるインクジェットプリンタについて、図1に基づいて説明する。図1は、インクジェットプリンタの構造を示す概略図である。詳しくは、インクジェットヘッド10が搭載されたキャリッジの走査方向から見た概略図である。   First, an ink jet printer which is a recording apparatus as a liquid droplet ejection apparatus equipped with an ink jet head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an inkjet printer. Specifically, it is a schematic view seen from the scanning direction of the carriage on which the inkjet head 10 is mounted.

図1に示すとおり、インクジェットプリンタ400は、記録紙401を搬送するための送りローラ402,405と、送りローラ402,405に対向配置された記録紙401を押さえる押さえローラ403,404と、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド10と、インク供給管41と、インクタンク部材409とで構成されている。   As shown in FIG. 1, the ink jet printer 400 includes feed rollers 402 and 405 for transporting the recording paper 401, pressing rollers 403 and 404 for pressing the recording paper 401 disposed to face the feeding rollers 402 and 405, and droplets. The inkjet head 10 as an ejection head, an ink supply pipe 41, and an ink tank member 409 are configured.

インクジェットヘッド10は、ノズル面44が記録紙401の印字面と所定の間隔で平行となるようにベース部材43を介してキャリッジ406に固定されている。またガラス面45にインクタンク部材409に繋がったインク供給管41が接合されている。   The inkjet head 10 is fixed to the carriage 406 via the base member 43 so that the nozzle surface 44 is parallel to the printing surface of the recording paper 401 at a predetermined interval. An ink supply pipe 41 connected to the ink tank member 409 is joined to the glass surface 45.

インクジェットヘッド10を移動させるキャリッジ406は、キャリッジ軸408に軸支され、図示しない駆動機構と連結してキャリッジ406を移動させるベルト407を有している。   A carriage 406 that moves the inkjet head 10 is supported by a carriage shaft 408 and includes a belt 407 that moves the carriage 406 in connection with a driving mechanism (not shown).

このインクジェットプリンタ400は、フェイスインクジェット方式のインクジェットヘッド10を搭載しており、インクジェットヘッド10のガラス面45に接合したインク供給管41を通じてインクタンク部材409からインクが供給される。すなわちインク供給方向Kとインク吐出方向Lが同一方向となるように構成されている。したがって、インクジェットヘッド10が駆動されると、インク滴42がノズル面44と平行に位置した記録紙401に吐出され、キャリッジ406の走査と記録紙401の送りによって印刷される。   The ink jet printer 400 includes a face ink jet type ink jet head 10, and ink is supplied from an ink tank member 409 through an ink supply pipe 41 joined to a glass surface 45 of the ink jet head 10. That is, the ink supply direction K and the ink discharge direction L are configured to be the same direction. Therefore, when the inkjet head 10 is driven, the ink droplets 42 are ejected onto the recording paper 401 positioned in parallel with the nozzle surface 44, and printing is performed by scanning the carriage 406 and feeding the recording paper 401.

次に本実施形態のインクジェットヘッド並びにその製造方法について図2に基づいて説明する。図2は、インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図である。このインクジェットヘッド10は、振動板部5と振動板部5に所定の間隔を置いて対向配置された電極11とを有する電気機械変換素子18を備えた静電アクチュエータ19により、振動板部5に面して位置する吐出室6に充填された液体(インク)を加圧してノズル4から液滴を吐出する。   Next, the ink jet head of this embodiment and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the inkjet head. The ink jet head 10 is attached to the diaphragm portion 5 by an electrostatic actuator 19 including an electromechanical transducer 18 having a diaphragm portion 5 and an electrode 11 disposed opposite to the diaphragm portion 5 at a predetermined interval. The liquid (ink) filled in the discharge chamber 6 located facing is pressurized to discharge liquid droplets from the nozzle 4.

また本実施形態のインクジェットヘッドの製造工程は、静電アクチュエータ19の振動板部5と電極11との間の帯電量を測定する測定工程と、測定された帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示す場合、その静電アクチュエータ19を不良として排除する判定工程と、良品については、静電アクチュエータ19の駆動電圧を測定された帯電量に応じた値に調整する調整工程とを備えている。   In addition, the manufacturing process of the ink jet head according to the present embodiment includes a measurement process for measuring the charge amount between the diaphragm portion 5 of the electrostatic actuator 19 and the electrode 11, and whether the measured charge amount shows an abnormal value. If the abnormal value is indicated, a determination step of eliminating the electrostatic actuator 19 as defective, and, for a non-defective product, an adjustment step of adjusting the drive voltage of the electrostatic actuator 19 to a value corresponding to the measured charge amount And.

インクジェットヘッド10は、電極11を有するガラス基板1と振動板部5を有するシリコン基板2およびノズル4を有するノズルプレート3からなる3層構造となっている。   The ink jet head 10 has a three-layer structure including a glass substrate 1 having an electrode 11, a silicon substrate 2 having a diaphragm portion 5, and a nozzle plate 3 having nozzles 4.

ガラス基板1は、シリコン基板2と同程度の熱膨張係数を有する厚さ1mmのホウ珪酸ガラスを用いており、電極11を振動板部5に所定の間隔で対向配置させるための凹部15をおよそ0.3μmの深さにエッチングする。エッチング方法としては、ガラス基板1のエッチング面以外の表面をCu−Auでマスクし、常温でフッ化アンモニウムと過酸化水素水の混合液にガラス基板1を浸漬する方法で行う。   The glass substrate 1 uses borosilicate glass with a thickness of 1 mm having the same thermal expansion coefficient as that of the silicon substrate 2, and has a recess 15 for disposing the electrode 11 opposite to the diaphragm portion 5 at a predetermined interval. Etch to a depth of 0.3 μm. As an etching method, the surface other than the etching surface of the glass substrate 1 is masked with Cu—Au, and the glass substrate 1 is immersed in a mixed solution of ammonium fluoride and hydrogen peroxide at room temperature.

ガラス基板1の電極は、スパッタ法または蒸着法等でおよそ厚み0.1μmに成膜されたITO(Indium Tin Oxide)膜からなり、フォトリソグラフィ方式により電極11とリード部12および端子部13が凹部15の底面に所定の形状に形成されている。   The electrode of the glass substrate 1 is made of an ITO (Indium Tin Oxide) film formed to a thickness of about 0.1 μm by sputtering or vapor deposition, and the electrode 11, the lead portion 12, and the terminal portion 13 are recessed by photolithography. 15 is formed in a predetermined shape on the bottom surface.

シリコン基板2は、厚みおよそ200μmに両面研磨したシリコンの単結晶基板を用いており、まず熱酸化処理を行って基板両面に厚みおよそ0.1μmのSiO2酸化膜を形成する。このSiO2酸化膜は、振動板部5と電極11とが電気的に短絡しないよう絶縁層25として機能する。   The silicon substrate 2 is a silicon single crystal substrate polished on both sides to a thickness of about 200 μm. First, a thermal oxidation process is performed to form SiO 2 oxide films having a thickness of about 0.1 μm on both sides of the substrate. This SiO 2 oxide film functions as an insulating layer 25 so that the diaphragm portion 5 and the electrode 11 are not electrically short-circuited.

シリコン基板2には、KOH水溶液に浸漬するウェットエッチング方式で振動板部5を底面としノズル4に連通した吐出室6となる凹部22と、共通インクキャビティであるリザーバ8となる凹部24と、吐出室6とリザーバ8とを繋ぐオリフィス7を構成する細溝23とが形成されている。   The silicon substrate 2 is formed by a wet etching method immersed in an aqueous KOH solution, with a concave portion 22 serving as a discharge chamber 6 having the diaphragm portion 5 as a bottom surface and communicating with the nozzle 4, a concave portion 24 serving as a reservoir 8 serving as a common ink cavity, A narrow groove 23 that forms an orifice 7 that connects the chamber 6 and the reservoir 8 is formed.

さらにこのシリコン基板2には、これらのインク流路となる各凹部22,24および細溝23、ノズルプレート3との接着面をマスキングして、Pt(白金)を真空蒸着法または真空スパッタ法で成膜した共通電極26が形成されている。   Further, the silicon substrate 2 is masked on the adhesive surfaces of the recesses 22 and 24 and the narrow grooves 23 and the nozzle plate 3 serving as the ink flow paths, and Pt (platinum) is deposited by vacuum evaporation or vacuum sputtering. A film-formed common electrode 26 is formed.

そして、ガラス基板1とシリコン基板2を接合することにより、振動室9内に振動板部5と電極11とが所定の間隔で配置された電気機械変換素子18を有する静電アクチュエータ19が形成されている。また振動室9は、端子部13の上部でガラス基板1とシリコン基板2との隙間を封止することで密閉された状態となっている。さらに、ガラス基板1とシリコン基板2とを貫通しインクを共通インクキャビティであるリザーバ8に供給するためのインク取入口14が形成されている。   Then, by bonding the glass substrate 1 and the silicon substrate 2, an electrostatic actuator 19 having an electromechanical conversion element 18 in which the vibration plate portion 5 and the electrode 11 are arranged at a predetermined interval in the vibration chamber 9 is formed. ing. The vibration chamber 9 is sealed by sealing the gap between the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 above the terminal portion 13. Further, an ink intake port 14 is formed through the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 to supply ink to the reservoir 8 that is a common ink cavity.

この場合、ガラス基板1の電極11とシリコン基板2の振動板部5との間隔は、およそ0.2μmである。   In this case, the distance between the electrode 11 of the glass substrate 1 and the diaphragm portion 5 of the silicon substrate 2 is about 0.2 μm.

ノズルプレート3は、シリコン基板2と同じくシリコンの薄板を用いている。ノズルプレート3には、インクを吐出するためのノズル4と、オリフィス7を構成するもう一方の凹部17とが形成されている。   The nozzle plate 3 is a silicon thin plate similar to the silicon substrate 2. The nozzle plate 3 is formed with a nozzle 4 for ejecting ink and another concave portion 17 constituting the orifice 7.

接合されたガラス基板1とシリコン基板2にさらにノズルプレート3を接合することによって、インク取入口14に繋がったリザーバ8と、リザーバ8にオリフィス7を経由して繋がった吐出室6とからなるインク流路が形成される。   By further joining the nozzle plate 3 to the joined glass substrate 1 and silicon substrate 2, ink comprising a reservoir 8 connected to the ink intake 14 and a discharge chamber 6 connected to the reservoir 8 via the orifice 7. A flow path is formed.

図2は、インクジェットヘッド10の1つの静電アクチュエータ19とこれに対応するインク流路の概略断面を示しているが、このような3層構造のインクジェットヘッド10には、複数の静電アクチュエータ19と吐出室6を含むインク流路と、吐出室6に連通するノズル4とが複数区画形成された液滴吐出部を有している。   FIG. 2 shows a schematic cross section of one electrostatic actuator 19 of the inkjet head 10 and the ink flow path corresponding to the electrostatic actuator 19. The inkjet head 10 having such a three-layer structure includes a plurality of electrostatic actuators 19. And an ink flow path including the discharge chamber 6 and a nozzle 4 that communicates with the discharge chamber 6 has a droplet discharge portion in which a plurality of sections are formed.

このインクジェットヘッド10の製造方法は、複数個分のインクジェットヘッド10に相当する電極11が形成されたウェハ状のガラス基板1と、同じく複数個分の振動板部5およびインク流路が形成されたウェハ状のシリコン基板2と、複数個分のノズル4が形成されたウェハ状のノズルプレート3とを所定の位置で接合してウェハ状積層体Wを形成する方法である。そして、このウェハ状積層体Wに複数区画形成されたインクジェットヘッド10をダイシング等の切断方法で切断して取り出している。   In this method of manufacturing the inkjet head 10, a wafer-like glass substrate 1 on which electrodes 11 corresponding to a plurality of inkjet heads 10 are formed, and a plurality of diaphragm portions 5 and ink flow paths are also formed. In this method, a wafer-like laminate W is formed by bonding a wafer-like silicon substrate 2 and a wafer-like nozzle plate 3 on which a plurality of nozzles 4 are formed at predetermined positions. Then, the inkjet head 10 formed in a plurality of sections on the wafer-like laminate W is cut and taken out by a cutting method such as dicing.

図示しないが、本実施形態のインクジェットヘッド10の液滴吐出部には、静電アクチュエータ19の振動板部5と電極11との間の帯電量を特定するためのダミー静電アクチュエータが1つ設けられている。このダミー静電アクチュエータは、静電アクチュエータ19と同構造、同形状であることは言うまでもない。   Although not shown in the drawings, the liquid droplet ejection portion of the inkjet head 10 of the present embodiment is provided with one dummy electrostatic actuator for specifying the amount of charge between the diaphragm 5 of the electrostatic actuator 19 and the electrode 11. It has been. Needless to say, this dummy electrostatic actuator has the same structure and shape as the electrostatic actuator 19.

このダミー静電アクチュエータを用いて帯電量を測定する方法と測定装置については、後述する。   A method and a measuring apparatus for measuring the charge amount using this dummy electrostatic actuator will be described later.

このインクジェットヘッド10は、振動板部5に所定の間隔で対向配置された電極11にリード部12を介して繋がった端子部13と、シリコン基板2に設けられた共通電極26との間に静電アクチュエータ19を駆動するドライバIC50を実装したFPC(フレキシブル回路基板)を接続して外部から信号を入力し電圧を印加する。   This ink jet head 10 is statically connected between a terminal portion 13 connected to an electrode 11 opposed to the diaphragm portion 5 at a predetermined interval via a lead portion 12 and a common electrode 26 provided on the silicon substrate 2. An FPC (flexible circuit board) mounted with a driver IC 50 for driving the electric actuator 19 is connected, a signal is input from the outside, and a voltage is applied.

このインクジェットヘッド10の駆動方法は、振動板部5の電位を規定する共通電極26をGNDとし、電極11に正(+)の駆動電圧パルスを所定のパルス幅とパルス回数印加し振動板部5を変位させて、振動板部5を底面とする吐出室6に充填されたインクを加圧することにより、ノズル4からインク液滴を吐出させている。   In this inkjet head 10 driving method, the common electrode 26 that defines the potential of the diaphragm 5 is set to GND, and a positive (+) driving voltage pulse is applied to the electrode 11 with a predetermined pulse width and number of pulses. The ink droplets are ejected from the nozzle 4 by pressurizing the ink filled in the ejection chamber 6 having the vibration plate portion 5 as the bottom surface.

さらには、このインクジェットヘッド10を前述のインクジェットプリンタ400に搭載して使用する場合、インクジェットヘッド10の駆動によって振動板部5と電極11との間に生じた帯電を減少させるために、駆動電圧パルスの印加回数400回に1度の割合で電極11に負(−)の駆動電圧パルスを印加している。尚、この場合、負の駆動電圧パルスは、正の駆動電圧パルスに対して逆の極性となる同電位幅の駆動電圧パルスでもよい。   Further, when the ink jet head 10 is used by being mounted on the ink jet printer 400 described above, a drive voltage pulse is used in order to reduce the charge generated between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 due to the driving of the ink jet head 10. The negative (−) drive voltage pulse is applied to the electrode 11 at a rate of once every 400 times. In this case, the negative drive voltage pulse may be a drive voltage pulse having the same potential width and having a polarity opposite to that of the positive drive voltage pulse.

尚、使用されるインクは、水、アルコール等の主溶媒にエチレングリコール等の界面活性剤と、染料または顔料とを溶解または分散させることにより調整される。さらに、インクジェットヘッド10にヒーター等を付設すれば、ホットメルトタイプのインクも使用できる。また本実施形態のインクジェットヘッド10は、フェイスインクジェット方式であるが、インクを吐出するノズル4をシリコン基板2またはノズルプレート3の端面に開口させたエッジインクジェット方式であってもよい。   The ink used is prepared by dissolving or dispersing a surfactant such as ethylene glycol and a dye or pigment in a main solvent such as water or alcohol. Furthermore, if a heater or the like is attached to the inkjet head 10, hot melt type ink can also be used. The ink jet head 10 of the present embodiment is a face ink jet system, but may be an edge ink jet system in which the nozzles 4 for ejecting ink are opened on the end surface of the silicon substrate 2 or the nozzle plate 3.

次に本実施形態の帯電量測定装置について図3に基づいて説明する。図3は、帯電量測定装置の構成を示す概略図である。   Next, the charge amount measuring apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the charge amount measuring apparatus.

帯電量測定装置100は、測定ワーク105の振動板部5と電極11との間に所定のバイアス電圧を印加するための電源部101と、バイアス電圧(V)が印加された振動板部5と電極11との間の静電容量(C)を計測する容量測定部としてのLCRメータ102と、電源部101とLCRメータ102に接続されたパーソナルコンピュータ(PC)103とで構成されている。   The charge amount measuring apparatus 100 includes a power supply unit 101 for applying a predetermined bias voltage between the vibration plate unit 5 and the electrode 11 of the measurement workpiece 105, and the vibration plate unit 5 to which a bias voltage (V) is applied. An LCR meter 102 serving as a capacitance measuring unit that measures the capacitance (C) between the electrode 11 and a power supply unit 101 and a personal computer (PC) 103 connected to the LCR meter 102 are configured.

PC103は、LCRメータ102の静電容量測定結果に基づいてバイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似し、静電容量が極小となるバイアス電圧から振動板部5と電極11との間の帯電量を演算する演算処理部と、電源部101およびLCRメータ102とに接続してこれを制御する制御処理部とを実行する。尚、前記演算処理を実行するPC103により演算部は構築され、前記制御処理を実行するPC103により制御部が構築されている。   The PC 103 approximates the relationship between the bias voltage and the capacitance as a quadratic curve based on the capacitance measurement result of the LCR meter 102, and the vibration plate unit 5, the electrode 11, and the like from the bias voltage at which the capacitance is minimized. And a control processing unit that connects to and controls the power supply unit 101 and the LCR meter 102 are executed. The calculation unit is constructed by the PC 103 that executes the calculation process, and the control unit is constructed by the PC 103 that executes the control process.

またPC103には、モニタ104が接続されており、モニタ104は、測定システムの稼動状態および測定データや測定データに基づいたグラフの表示を行うことができる。   In addition, a monitor 104 is connected to the PC 103, and the monitor 104 can display an operation state of the measurement system and measurement data or a graph based on the measurement data.

電源部101は、LCRメータ102に接続されており、極性の異なる直流のバイアス電圧を所定の範囲に渡って出力する。また、PC103からのコマンドを受けてバイアス電圧を出力するインターフェイス(IEEE488)を有している。尚、電源部101は、PC103からの制御が可能なインターフェイスを有していればどのようなタイプの安定化電源でもよい。   The power supply unit 101 is connected to the LCR meter 102 and outputs DC bias voltages having different polarities over a predetermined range. Further, it has an interface (IEEE 488) for receiving a command from the PC 103 and outputting a bias voltage. The power supply unit 101 may be any type of stabilized power supply as long as it has an interface that can be controlled from the PC 103.

LCRメータ102の測定端子には、測定ワーク105であるインクジェットヘッド10のダミー静電アクチュエータが4端子法で接続されている。この場合、測定ワーク105は、本来の静電アクチュエータ19でもよい。   A dummy electrostatic actuator of the inkjet head 10 as the measurement work 105 is connected to the measurement terminal of the LCR meter 102 by a four-terminal method. In this case, the measurement workpiece 105 may be the original electrostatic actuator 19.

帯電量測定装置100は、測定ワーク105の振動板部5と電極11との間にバイアス電圧を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量をLCRメータ102で測定し、PC103に保存する。PC103は、保存されたデータを基に収容されている演算プログラムによって静電容量が極小となるバイアス電圧から振動板部5と電極11との間の帯電量として演算結果を出力する。   The charge amount measuring apparatus 100 measures the electrostatic capacitance between the diaphragm unit 5 and the electrode 11 with the LCR meter 102 while applying a bias voltage between the diaphragm unit 5 and the electrode 11 of the measurement work 105. , Stored in the PC 103. The PC 103 outputs a calculation result as a charge amount between the diaphragm unit 5 and the electrode 11 from a bias voltage at which the electrostatic capacitance is minimized by a calculation program stored based on the stored data.

続いて本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法について図4〜図9に基づいて説明する。この帯電量測定方法は、振動板部5と電極11との間にバイアス電圧(V)を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量(C)を計測する計測工程と、この静電容量が極小となるバイアス電圧から振動板部と電極の間に帯電した帯電量を求める算出工程とによって構成されている。   Next, a method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this charge amount measuring method, a measurement step of measuring a capacitance (C) between the diaphragm 5 and the electrode 11 while applying a bias voltage (V) between the diaphragm 5 and the electrode 11. And a calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from a bias voltage at which the electrostatic capacitance is minimized.

さらに詳しくは、計測工程では、バイアス電圧に対する振動板部5と電極11との間の静電容量を複数点計測し、算出工程では、複数点計測された静電容量を基に最小二乗法によりバイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似して、2次曲線が極小となるバイアス電圧から帯電量を求める方法である。   More specifically, in the measurement step, a plurality of capacitances between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 with respect to the bias voltage are measured, and in the calculation step, the least square method is used based on the capacitance measured at the plurality of points. In this method, the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, and the charge amount is obtained from the bias voltage at which the quadratic curve is minimized.

また、この場合、算出工程では、バイアス電圧と静電容量との関係を2次曲線として近似する際、バイアス電圧を印加することによって振動板部5が急峻に変位する立ち上がり部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似する方法を用いている。尚、この場合、計測工程で逐次得られたデータを比較し、前後のデータ間の静電容量変化率が±50%以上となった部分の計測値を除外している。   In this case, in the calculation step, when the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, the rising portion and the falling portion where the diaphragm portion 5 is suddenly displaced by applying the bias voltage are applied. The approximation method is used except for the measured values. In this case, the data obtained sequentially in the measurement process are compared, and the measurement value of the portion where the capacitance change rate between the previous and subsequent data is ± 50% or more is excluded.

図4は、測定時に印加されるバイアス電圧を示すグラフである。前述したようにインクジェットヘッド10は、正と負(逆)の極性が異なる駆動電圧パルスで駆動されている。この場合、駆動電圧の範囲は、正側+40V、負(逆)側−30Vであることから、測定時に印加するバイアス電圧は、該駆動電圧範囲によって帯電する帯電量を求めるため、該駆動電圧範囲と同じバイアス電圧の範囲で直流電圧を時間の経過と共に増減させて印加している。尚、図4には詳細に図示していないが、バイアス電圧の印加は電圧をステップ/2secで階段状に増減させている。バイアス電圧の印加方法は、以降の計測工程にて説明する。   FIG. 4 is a graph showing the bias voltage applied during measurement. As described above, the ink-jet head 10 is driven by drive voltage pulses having different positive and negative (reverse) polarities. In this case, the range of the drive voltage is positive side + 40V and negative (reverse) side -30V. Therefore, the bias voltage applied at the time of measurement is obtained in order to obtain the charge amount charged by the drive voltage range. In the same bias voltage range, a DC voltage is applied by increasing / decreasing with time. Although not shown in detail in FIG. 4, the application of the bias voltage increases or decreases the voltage stepwise at a step / 2 sec. The method for applying the bias voltage will be described in the subsequent measurement process.

図5は、計測工程を示す測定フローチャートである。測定は、cnt(カウント)=1〜6まで3回正電界を印加する正電界測定ルーチンと、cnt(カウント)=7〜8まで1回逆電界を印加する逆電界測定ルーチンとにより構成されている。   FIG. 5 is a measurement flowchart showing the measurement process. The measurement is composed of a positive electric field measurement routine for applying a positive electric field three times from cnt (count) = 1 to 6 and a reverse electric field measurement routine for applying a reverse electric field once from cnt (count) = 7 to 8. Yes.

まずステップS1では、帯電量測定装置100のLCRメータ102にインクジェットヘッド10を接続し、システムを初期化する。この時のバイアス電圧は0Vである。   First, in step S1, the inkjet head 10 is connected to the LCR meter 102 of the charge amount measuring apparatus 100, and the system is initialized. The bias voltage at this time is 0V.

次にステップS2では、測定カウントをcnt=1として測定を開始する。   Next, in step S2, the measurement is started by setting the measurement count to cnt = 1.

ステップS3では、バイアス電圧0Vのときの静電容量を計測し、データを保存する。   In step S3, the capacitance when the bias voltage is 0 V is measured, and the data is stored.

ステップS4〜S5では、振動板部5と電極11との間に印加するバイアス電圧を2vステップ/2secで上昇させ、この間の振動板部5と電極11との間の静電容量を計測し、データを保存する。   In steps S4 to S5, the bias voltage applied between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 is increased by 2v step / 2 sec, and the electrostatic capacitance between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 during this period is measured. Save the data.

ステップS6では、バイアス電圧が上限(40V)まで到達したか否かを判定する。到達していなければステップS4へ戻って測定を繰り返す。上限(40V)に到達すれば次のステップS7へ進む。   In step S6, it is determined whether or not the bias voltage has reached the upper limit (40V). If not, the process returns to step S4 and repeats the measurement. If the upper limit (40V) is reached, the process proceeds to the next step S7.

ステップS7では、現cntを1つ増やしてcnt=2とし、次のステップS8へ進む。   In step S7, the current cnt is incremented by one to set cnt = 2, and the process proceeds to the next step S8.

ステップS8〜S9では、−2vステップ/2secでバイアス電圧を降下させて、cnt=1の場合と同様に静電容量を計測しデータを保存する。この1回目の正電界印加により振動板部5と電極11との間が帯電する。   In steps S8 to S9, the bias voltage is lowered at -2v step / 2 sec, the capacitance is measured and data is stored in the same manner as in the case of cnt = 1. The first positive electric field application charges between the diaphragm portion 5 and the electrode 11.

ステップS10では、バイアス電圧が0Vまで到達したか否かを判定する。到達していなければステップS8へ戻って測定を繰り返す。0Vに到達すれば次のステップS11へ進む。   In step S10, it is determined whether or not the bias voltage has reached 0V. If not, the process returns to step S8 and repeats the measurement. If 0V is reached, the process proceeds to the next step S11.

ステップS11では、現cntを1つ増やしてcnt=3とし次のステップS12へ進む。   In step S11, the current cnt is incremented by 1 and cnt = 3, and the process proceeds to the next step S12.

ステップS12では、cntが7になるまでステップS4〜S11を繰り返すように判定して、バイアス電圧0V〜40Vの上昇と下降をさらに2回実施し、この間の静電容量を計測する。cntが7になると次のステップS13〜S14へ進む。   In Step S12, it is determined that Steps S4 to S11 are repeated until cnt becomes 7, and the increase and decrease of the bias voltage 0V to 40V are further performed twice, and the capacitance during this time is measured. When cnt becomes 7, the process proceeds to the next steps S13 to S14.

ステップS13〜S14では、今度は−2vステップ/2secでバイアス電圧を下降させて静電容量を計測しデータを保存する。   In steps S13 to S14, the bias voltage is lowered at -2v step / 2 sec, the capacitance is measured, and the data is stored.

ステップS15ではバイアス電圧が下限(−30V)まで到達したか否かを判定する。到達していなければステップS13へ戻って測定を繰り返す。下限(−30V)に到達すれば次のステップS16へ進む。   In step S15, it is determined whether or not the bias voltage has reached the lower limit (−30V). If not, the process returns to step S13 to repeat the measurement. If the lower limit (−30V) is reached, the process proceeds to the next step S16.

ステップS16では、現cntを1つ増やしてcnt=8とし次のステップS17〜S18へ進む。   In step S16, the current cnt is incremented by 1 to set cnt = 8, and the process proceeds to the next steps S17 to S18.

ステップS17〜S18では、2vステップ/2secでバイアス電圧を上昇させて静電容量を計測しデータを保存する。   In steps S17 to S18, the bias voltage is increased at 2v steps / 2 seconds, the capacitance is measured, and the data is stored.

ステップS19では、バイアス電圧が0Vに到達したか否かを判定する。到達していなければステップS17へ戻って測定を繰り返す。0Vに到達すれば測定は終了する。cnt=7〜8により0V〜−30Vまでの逆電界測定ルーチンが1回終了する。   In step S19, it is determined whether or not the bias voltage has reached 0V. If not, the process returns to step S17 to repeat the measurement. The measurement ends when 0V is reached. With cnt = 7-8, the reverse electric field measurement routine from 0V to -30V is completed once.

以上のcnt=1〜8の測定によりバイアス電圧が40V〜−30Vの範囲で振動板部5と電極11との間の静電容量のデータが保存される。   By the above measurement of cnt = 1 to 8, the capacitance data between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 is stored in the range of the bias voltage of 40V to −30V.

図7は、上記の測定方法を用いて実際にインクジェットヘッドの静電アクチュエータ19のC−V特性を測定した結果を示すグラフである。図7に示すように静電アクチュエータ19の振動板部5と電極11との間にバイアス電圧を印加すると、振動板部5が電極11に引き寄せられることによって、振動板部5と電極11との間隔が狭くなりC−V特性が変化していることがわかる。   FIG. 7 is a graph showing the results of actually measuring the CV characteristics of the electrostatic actuator 19 of the inkjet head using the above-described measurement method. As shown in FIG. 7, when a bias voltage is applied between the diaphragm portion 5 of the electrostatic actuator 19 and the electrode 11, the diaphragm portion 5 is attracted to the electrode 11, whereby the diaphragm portion 5 and the electrode 11 are It can be seen that the interval is narrowed and the CV characteristic is changed.

インクジェットヘッド10を構成する静電アクチュエータ19は、振動板部5と電極11との間にSiO2酸化膜からなる絶縁層25が介在しており、振動板部5と電極11との間に電圧を印加すると絶縁層25は誘電体として機能するため絶縁層25がチャージされて帯電が生じる。   In the electrostatic actuator 19 constituting the ink jet head 10, an insulating layer 25 made of a SiO 2 oxide film is interposed between the vibration plate portion 5 and the electrode 11, and a voltage is applied between the vibration plate portion 5 and the electrode 11. When applied, the insulating layer 25 functions as a dielectric, so that the insulating layer 25 is charged and charging occurs.

したがって、例えば帯電がない場合の静電容量とバイアス電圧との関係と、帯電がある場合の静電容量とバイアス電圧との関係は、図8に示すC−V特性のグラフとなる。   Therefore, for example, the relationship between the electrostatic capacity and the bias voltage when there is no charging and the relationship between the electrostatic capacity and the bias voltage when there is charging are graphs of CV characteristics shown in FIG.

図8は、振動板部5と電極11との間に図4に示すようなバイアス電圧を40V〜−30Vの範囲で印加したときのC−V特性を、仮に帯電がない場合とある場合とでわかり易いように比較したグラフである。図8に示すようにC−V特性は、絶縁層25が正側にチャージすることによって正側にシフトしている。すなわち、このシフト量Vcは振動板部5と電極11との間の帯電量として扱うことができる。   FIG. 8 shows the CV characteristics when a bias voltage as shown in FIG. 4 is applied between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 in the range of 40 V to −30 V. It is a graph compared for easy understanding. As shown in FIG. 8, the CV characteristic is shifted to the positive side when the insulating layer 25 is charged to the positive side. In other words, this shift amount Vc can be treated as a charge amount between the diaphragm portion 5 and the electrode 11.

図9は、図8のC−V特性のバイアス電圧0V付近を拡大したグラフである。図9に示すようにC−V特性を示す曲線は、バイアス電圧0V付近では、緩やかな曲線となっている。したがって、帯電がある場合、この緩やかな曲線部分を2次曲線として近似し、その極小となるバイアス電圧を求めればそれを帯電量として数値化することができる。   FIG. 9 is an enlarged graph around the bias voltage of 0 V in the CV characteristic of FIG. As shown in FIG. 9, the curve indicating the CV characteristic is a gentle curve near the bias voltage of 0V. Therefore, when there is a charge, this gentle curve portion is approximated as a quadratic curve, and if a minimum bias voltage is obtained, it can be converted into a numerical value as a charge amount.

では次にシフト量Vcを数値化するための算出工程について図6に基づいて説明する。図6は、算出工程の演算プログラムを示すフローチャートである。   Next, a calculation process for digitizing the shift amount Vc will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the calculation program of the calculation process.

2次曲線として近似する方法として最小二乗法を用いる。Yを静電容量とし、Xをバイアス電圧とすれば、Y=aX2+bX+cの近似式が当てはめられる。a,b,cは係数である。 The least square method is used as a method of approximating as a quadratic curve. If Y is a capacitance and X is a bias voltage, an approximate expression of Y = aX 2 + bX + c can be applied. a, b, and c are coefficients.

図6のステップS21では、先に説明した帯電量測定方法によりcnt=1で抽出された正電界測定ルーチンのバイアス電圧とバイアス電圧に対する静電容量の値をデータとして取り込む。   In step S21 of FIG. 6, the bias voltage of the positive electric field measurement routine extracted by cnt = 1 by the charge amount measuring method described above and the value of the electrostatic capacity with respect to the bias voltage are captured as data.

ステップS22では、取り込まれたデータの静電容量極小付近のバイアス電圧を4点抽出する。この場合、先に述べたようにバイアス電圧の印加により振動板部5が急激に変位する部分のデータは除外され採用されない。   In step S22, four bias voltages in the vicinity of the electrostatic capacitance minimum of the captured data are extracted. In this case, as described above, the data of the portion where the diaphragm portion 5 is suddenly displaced by the application of the bias voltage is excluded and not adopted.

ステップS23では、抽出された4点のバイアス電圧を上記近似式に当てはめて演算を行い、係数a,b,cを算出する。   In step S23, calculation is performed by applying the extracted bias voltages of the four points to the above approximate expression to calculate coefficients a, b, and c.

ステップS24では、係数aが正の値か否かを判定する。係数aが0(ゼロ)または負の値であればエラー表示の出力を行う。係数aが正であれば正しく近似できたと判定して次のステップS25へ進む。   In step S24, it is determined whether or not the coefficient a is a positive value. If the coefficient a is 0 (zero) or a negative value, an error display is output. If the coefficient a is positive, it is determined that the approximation has been correctly performed, and the process proceeds to the next step S25.

ステップS25では、近似された2次曲線の式を微分して極小となるバイアス電圧値Xt=−b/(2×a)を演算し、これを現カウントであるcnt=1の帯電量として出力する。   In step S25, a bias voltage value Xt = −b / (2 × a) is calculated by differentiating the approximated quadratic curve equation, and this is output as the charge amount of cnt = 1 which is the current count. To do.

次のステップS26では、cntが8まで計算したか否かを判定する。cntが8でなければステップS21に戻って次のcntデータを取り込んで演算を繰り返す。cnt=8まで演算が終了すれば次のステップS27へ進む。   In the next step S26, it is determined whether or not cnt has been calculated up to 8. If cnt is not 8, the process returns to step S21 to fetch the next cnt data and repeat the calculation. When the calculation is completed until cnt = 8, the process proceeds to the next step S27.

ステップS27では、正電界印加初回時のcnt=1の帯電量をモニタ104に表示する。   In step S27, the charge amount of cnt = 1 when the positive electric field is applied for the first time is displayed on the monitor 104.

ステップS28では、正電界印加時のcnt=2〜6の帯電量をモニタ104に表示する。   In step S28, the charge amount of cnt = 2 to 6 when a positive electric field is applied is displayed on the monitor 104.

ステップS29では、負(逆)電界印加時のcnt=7〜8の帯電量をモニタ104に表示する。   In step S29, the charge amount of cnt = 7 to 8 when a negative (reverse) electric field is applied is displayed on the monitor 104.

ステップS30では、cnt=2〜6の測定で得られたバイアス電圧値Xtの平均値を帯電量として出力する。また同時に平均値のレンジも算出する。この帯電量の平均値と平均値のレンジとを用いて統計的な処理を実施すれば、静電アクチュエータ19を備えたインクジェットヘッド10の製造工程における変動を把握することができる。   In step S30, the average value of the bias voltage value Xt obtained by the measurement of cnt = 2 to 6 is output as the charge amount. At the same time, the average value range is also calculated. If statistical processing is performed using the average value of the charge amount and the range of the average value, fluctuations in the manufacturing process of the inkjet head 10 including the electrostatic actuator 19 can be grasped.

ステップS31では、ステップS30で得られた帯電量の値およびレンジが、所定の規格値以内か否かを判定する。規格値以内であれば算出工程を終了する。規格値を外れていれば、ステップS32に進み、不良品排除の信号を出力した後に、算出工程を終了する。   In step S31, it is determined whether or not the charge amount value and range obtained in step S30 are within a predetermined standard value. If it is within the standard value, the calculation process is terminated. If it is outside the standard value, the process proceeds to step S32, and after outputting a defective product exclusion signal, the calculation process is terminated.

また、ステップS31,S32は、算出された帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示す場合、その静電アクチュエータ19を不良として排除する判定工程である。帯電量が異常値を示す場合、振動板部5と電極11とによって形成された振動室9が確実に密閉されていない等の異常原因が考えられる。ゆえに、この帯電量測定方法を用いてインクジェットヘッド10の異常を検出することも可能である。   Steps S31 and S32 are determination steps for determining whether or not the calculated charge amount indicates an abnormal value, and if the calculated charge amount indicates an abnormal value, the electrostatic actuator 19 is excluded as a defect. When the charge amount shows an abnormal value, there may be an abnormal cause such as the vibration chamber 9 formed by the diaphragm portion 5 and the electrode 11 not being securely sealed. Therefore, it is possible to detect an abnormality of the inkjet head 10 using this charge amount measurement method.

本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法では、静電アクチュエータ19を有するインクジェットヘッド10を主に正駆動電圧パルスを印加して駆動する。よって、図5の測定フローチャートに示すように、cnt=1の振動板部5と電極11との間に帯電を生じさせる初回の正電界測定ルーチンを除いたcnt=2〜6の正電界測定ルーチンから得られたデータを基に、静電容量が極小となるバイアス電圧の平均値を帯電量としている。   In the electrostatic actuator charge amount measuring method of the present embodiment, the inkjet head 10 having the electrostatic actuator 19 is driven mainly by applying a positive drive voltage pulse. Therefore, as shown in the measurement flowchart of FIG. 5, a positive electric field measurement routine of cnt = 2 to 6 excluding the initial positive electric field measurement routine that causes charging between the diaphragm portion 5 of cnt = 1 and the electrode 11. Based on the data obtained from the above, the average value of the bias voltage at which the electrostatic capacitance is minimized is used as the charge amount.

図5に示した計測工程を示す測定フローチャートは、この設定に限らずインクジェットヘッド10の駆動方法を考慮して測定方法を設定することができる。例えば正と負(逆)の極性の異なる駆動電圧パルスを組み合わせた印加パターンでインクジェットヘッド10を駆動する場合、測定ルーチンは、該印加パターンに合わせて正と負(逆)の極性の異なるバイアス電圧を印加することが好ましい。また、バイアス電圧を印加する電圧範囲の設定についても駆動電圧範囲に合わせて設定することが好ましい。   The measurement flowchart shown in FIG. 5 is not limited to this setting, and the measurement method can be set in consideration of the driving method of the inkjet head 10. For example, when the inkjet head 10 is driven with an application pattern in which drive voltage pulses having different positive and negative (reverse) polarities are combined, the measurement routine includes bias voltages having different positive and negative (reverse) polarities according to the application pattern. Is preferably applied. The voltage range for applying the bias voltage is preferably set in accordance with the drive voltage range.

図6に示した算出工程の演算プログラムを示すフローチャートは、この方法に限らず上記計測工程の設定に基づいて取り込む正電界または逆電界の測定ルーチンの選択等を適宜設定することができる。例えば、求める帯電量の精度を上げるために、2次曲線を近似するためのバイアス電圧データの数を4点に限らず増やしてもよい。   The flowchart showing the calculation program of the calculation process shown in FIG. 6 is not limited to this method, and the selection of the measurement routine for the positive electric field or the reverse electric field to be taken in can be set as appropriate based on the setting of the measurement process. For example, in order to increase the accuracy of the required charge amount, the number of bias voltage data for approximating the quadratic curve may be increased without being limited to four points.

さらに、インクジェットヘッド10の製造工程では、図2に示すようにガラス基板1とシリコン基板2とノズルプレート3とが積層されたウェハ状積層体Wにインクジェットヘッド10を複数区画形成し、切断工程では、ダイシング等の方法を用いてウェハ状積層体Wを切断しインクジェットヘッド10を取り出す。取り出されたインクジェットヘッド10にドライバIC50を有する駆動回路を実装した後に、上記の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて、静電アクチュエータ19の帯電量を測定する。そして、インクジェットヘッド10が最適な駆動状態となるように駆動電圧を該帯電量に応じた値に調整する調整工程を備えている。   Further, in the manufacturing process of the inkjet head 10, as shown in FIG. 2, a plurality of inkjet heads 10 are formed on the wafer-like laminate W in which the glass substrate 1, the silicon substrate 2, and the nozzle plate 3 are laminated. Then, the wafer-like laminate W is cut using a method such as dicing, and the inkjet head 10 is taken out. After the drive circuit having the driver IC 50 is mounted on the taken out inkjet head 10, the charge amount of the electrostatic actuator 19 is measured by using the above-described electrostatic actuator charge amount measurement method. And the adjustment process which adjusts a drive voltage to the value according to this charge amount is provided so that the inkjet head 10 may be in an optimal drive state.

調整工程は、得られた帯電量を調整可能な電圧範囲毎にランク分けして、駆動回路の出力電圧レベルを電圧ランクに応じて設定する方法を用いている。電気機械変換素子18を有する静電アクチュエータ19の振動板部5と電極11との間に印加された駆動電圧Vと、振動板部5に生じる圧力Pとの関係は、帯電がない場合次の数式で導かれる。   The adjustment step uses a method of ranking the obtained charge amount for each adjustable voltage range and setting the output voltage level of the drive circuit according to the voltage rank. The relationship between the driving voltage V applied between the diaphragm portion 5 of the electrostatic actuator 19 having the electromechanical conversion element 18 and the electrode 11 and the pressure P generated in the diaphragm portion 5 is as follows when there is no charge. Derived by mathematical formula.

P=1/2×ε×(V/d)2、εは振動板部5と電極11との間の誘電率、dは振動板部5と電極11との間隔(ギャップ)である。振動板部5と電極11との間に帯電量Vcを有する場合は、振動板部5と電極11とのギャップdは、帯電によって狭くなる。したがって、圧力Pを一定とするためには、その分実際の駆動電圧Vdを小さくする必要がある。 P = 1/2 × ε × (V / d) 2 , ε is a dielectric constant between the diaphragm portion 5 and the electrode 11, and d is an interval (gap) between the diaphragm portion 5 and the electrode 11. When there is a charge amount Vc between the diaphragm portion 5 and the electrode 11, the gap d between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 becomes narrow due to charging. Therefore, in order to make the pressure P constant, it is necessary to reduce the actual drive voltage Vd accordingly.

このようにして駆動電圧が調整された静電アクチュエータ19を備えたインクジェットヘッド10は、適切な駆動条件で駆動されることにより、安定した吐出特性を得ることができる。 The inkjet head 10 including the electrostatic actuator 19 with the drive voltage adjusted in this way can obtain stable ejection characteristics by being driven under an appropriate drive condition.

上記の実施形態における効果は、以下のとおりである。
(1)本実施形態の静電アクチュエータの帯電量測定方法は、振動板部5と電極11との間にバイアス電圧(V)を印加しながら、振動板部5と電極11との間の静電容量(C)を計測し、静電容量が極小となるバイアス電圧Xtの平均値を帯電量としているため、振動板部5と電極11との間の帯電量を数値化することができる。
(2)帯電量測定装置100は、容量測定部としてのLCRメータ102の計測結果に基づいてバイアス電圧(V)と静電容量(C)との関係を2次曲線として近似し、静電容量が極小となるバイアス電圧Xtの平均値を帯電量として演算する演算部を備えたPC103を有しているため、振動板部5と電極11との間の帯電量を的確に数値化することができる。
(3)インクジェットヘッド10の液滴吐出部には、静電アクチュエータ19と同構造、同形状のダミー静電アクチュエータを設けているため、このダミー静電アクチュエータの振動板部5と電極11との間の帯電量を測定すれば、本来の静電アクチュエータ19の帯電量として扱うことができる。また、静電アクチュエータ19を用いずに測定するため、この静電アクチュエータ19が測定時のバイアス電圧印加等で劣化するリスクを回避できる。
(4)帯電量測定装置100のPC103の演算処理部は、バイアス電圧(V)と静電容量(C)との関係を2次曲線として近似する場合、バイアス電圧を印加することによって振動板部5が急峻に変位する立ち上がり部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似する方法を用いているため、この2次曲線を的確に近似して帯電量を数値化することができる。
(5)インクジェットヘッド10の製造工程において、静電アクチュエータ19の帯電量測定の結果に基づき、静電アクチュエータ19の駆動電圧を調整する調整工程を備えているため、調整が施された静電アクチュエータ19を備えたインクジェットヘッド10は、適切な駆動条件で駆動されることにより、安定した吐出特性を得ることができる。
(6)帯電量測定装置100を用いてインクジェットヘッド10の帯電量測定を実施すれば、得られた帯電量の結果からインクジェットヘッド10を構成する静電アクチュエータ19の異常を検出することができる。
(7)インクジェットプリンタ400は、安定した吐出特性を有するインクジェットヘッド10を搭載しているため、安定した吐出品質を実現することができる。
The effects in the above embodiment are as follows.
(1) The method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to the present embodiment is such that a bias voltage (V) is applied between the diaphragm 5 and the electrode 11 while a static voltage between the diaphragm 5 and the electrode 11 is applied. Since the capacitance (C) is measured and the average value of the bias voltage Xt at which the capacitance is minimized is used as the charge amount, the charge amount between the diaphragm portion 5 and the electrode 11 can be quantified.
(2) The charge amount measuring apparatus 100 approximates the relationship between the bias voltage (V) and the capacitance (C) as a quadratic curve based on the measurement result of the LCR meter 102 as the capacitance measuring unit, and the capacitance Since the PC 103 is provided with a calculation unit that calculates the average value of the bias voltage Xt that minimizes the charge amount as the charge amount, the charge amount between the diaphragm 5 and the electrode 11 can be accurately quantified. it can.
(3) Since the droplet discharge portion of the inkjet head 10 is provided with a dummy electrostatic actuator having the same structure and shape as the electrostatic actuator 19, the vibration plate portion 5 of the dummy electrostatic actuator and the electrode 11 If the amount of charge in between is measured, it can be handled as the original amount of charge of the electrostatic actuator 19. Further, since the measurement is performed without using the electrostatic actuator 19, it is possible to avoid the risk that the electrostatic actuator 19 is deteriorated due to application of a bias voltage at the time of measurement.
(4) When the arithmetic processing unit of the PC 103 of the charge amount measuring apparatus 100 approximates the relationship between the bias voltage (V) and the capacitance (C) as a quadratic curve, the diaphragm unit is applied by applying the bias voltage. Since the approximation method is used except for the measured values at the rising and falling portions where 5 is abruptly displaced, the charge amount can be digitized by accurately approximating this quadratic curve.
(5) Since the adjustment process of adjusting the drive voltage of the electrostatic actuator 19 based on the result of the charge amount measurement of the electrostatic actuator 19 in the manufacturing process of the inkjet head 10 is provided, the adjusted electrostatic actuator The inkjet head 10 having 19 can be driven under appropriate driving conditions to obtain stable ejection characteristics.
(6) When the charge amount measurement of the inkjet head 10 is performed using the charge amount measuring apparatus 100, the abnormality of the electrostatic actuator 19 constituting the inkjet head 10 can be detected from the obtained charge amount result.
(7) Since the inkjet printer 400 is equipped with the inkjet head 10 having stable ejection characteristics, stable ejection quality can be realized.

上記実施形態の変形例は、以下のとおりである。
(変形例1)極小近傍領域内の特定の値は、極小値に限定されない。例えば、C−V特性の2次曲線において、静電容量が同一値を示す2点のバイアス電圧の和を2で割った平均値を採用してもよい。この場合、極小値と必ずしも一致しないが帯電量の近似値を求めることができる。
(変形例2)測定ワーク105は、インクジェットヘッド10が複数区画形成されたウェハ状積層体Wのインクジェットヘッド10形成領域以外の領域に少なくとも1つ設けられたダミー電気機械変換素子であってもよい。このダミー電気機械変換素子を用いて帯電量の測定を行えば、本来の静電アクチュエータ19の帯電量として置き換えすることができる。また、インクジェットヘッド10にダミー静電アクチュエータを設ける場合に比べて、インクジェットヘッド10を小型化することができる。これにより、インクジェットヘッド10が複数区画形成されたウェハ状積層体Wの使用面積効率を向上させることができる。
(変形例3)静電アクチュエータ19の帯電量測定工程と駆動電圧の調整工程とを一連の工程としてもよい。また帯電量測定装置100には、出力された帯電量から電圧をランク分けする機能、駆動電圧を調整する機能などを付加してもよい。
(変形例4)本実施形態のインクジェットヘッド10において、充填される液体は、インクに限定されない。例えば、カラーフィルタや有機EL表示装置をインクジェット方式で製造する時に吐出する機能液を液体としてインクジェットヘッド10に充填してもよい。
The modification of the said embodiment is as follows.
(Modification 1) The specific value in the region near the minimum is not limited to the minimum value. For example, in the quadratic curve of the CV characteristic, an average value obtained by dividing the sum of bias voltages at two points where the capacitances have the same value by 2 may be employed. In this case, an approximate value of the charge amount can be obtained although it does not necessarily coincide with the minimum value.
(Modification 2) The measurement workpiece 105 may be a dummy electromechanical conversion element provided in at least one region other than the inkjet head 10 formation region of the wafer-like laminate W in which the inkjet head 10 is formed in a plurality of sections. . If the charge amount is measured using this dummy electromechanical transducer, the charge amount of the original electrostatic actuator 19 can be replaced. Further, the inkjet head 10 can be reduced in size as compared with the case where the dummy electrostatic actuator is provided in the inkjet head 10. Thereby, the use area efficiency of the wafer-like laminated body W in which the inkjet head 10 is formed in a plurality of sections can be improved.
(Modification 3) The charge amount measurement step of the electrostatic actuator 19 and the drive voltage adjustment step may be a series of steps. Further, the charge amount measuring apparatus 100 may be added with a function for ranking the voltage from the output charge amount, a function for adjusting the drive voltage, and the like.
(Modification 4) In the inkjet head 10 of the present embodiment, the liquid to be filled is not limited to ink. For example, the functional liquid that is discharged when a color filter or an organic EL display device is manufactured by an inkjet method may be filled in the inkjet head 10 as a liquid.

上記の実施形態および変形例から把握される技術的思想は、以下のとおりである。
(1)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、前記静電アクチュエータの帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前期帯電量が異常値か否かを判定する判定工程とを備えた静電アクチュエータの製造方法。
(2)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、前記静電アクチュエータの帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前記帯電量を所定の電圧幅を有する電圧ランクとしてランク分けし、前記静電アクチュエータの駆動電圧を前記電圧ランク毎に調整する調整工程とを備えた静電アクチュエータの製造方法。
(3)振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、前記静電アクチュエータの帯電量を測定する測定工程と、前記測定工程で得られた前記帯電量が異常値か否かを判定する判定工程と、前記測定工程で得られた前記帯電量を所定の電圧幅を有する電圧ランクとしてランク分けし、前記静電アクチュエータの駆動電圧を前記電圧ランク毎に調整する調整工程とを備えた液滴吐出ヘッドの製造方法。
The technical idea grasped from the above-described embodiments and modifications is as follows.
(1) In a method of manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm portion and an electrode disposed opposite to the diaphragm portion at a predetermined interval, a charge amount of the electrostatic actuator is measured. A method for manufacturing an electrostatic actuator, comprising: a measuring step for determining, and a determining step for determining whether or not the amount of charge in the previous period obtained in the measuring step is an abnormal value.
(2) In a method for manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having an oscillating plate and an electrode disposed opposite to the oscillating plate at a predetermined interval, a charge amount of the electrostatic actuator is measured. A measuring step, and a step of ranking the charge amount obtained in the measuring step as a voltage rank having a predetermined voltage width, and adjusting a driving voltage of the electrostatic actuator for each voltage rank. Manufacturing method of electrostatic actuator.
(3) A discharge chamber positioned facing the vibration plate portion by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a vibration plate portion and an electrode disposed opposite to the vibration plate portion at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes a liquid filled in a nozzle and discharges droplets from a nozzle, a measurement step for measuring the charge amount of the electrostatic actuator, and the charge amount obtained in the measurement step include A determination step for determining whether or not the value is an abnormal value and the charge amount obtained in the measurement step are ranked as a voltage rank having a predetermined voltage width, and the driving voltage of the electrostatic actuator is adjusted for each voltage rank. A method for manufacturing a droplet discharge head comprising an adjusting step.

一実施形態のインクジェットプリンタの構造を示す概略図。1 is a schematic diagram showing the structure of an inkjet printer according to an embodiment. インクジェットヘッドの構造を示す概略断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of an inkjet head. 帯電量測定装置の構成を示す概略図。Schematic which shows the structure of a charge amount measuring apparatus. 振動板部と電極との間に印加されるバイアス電圧を示すグラフ。The graph which shows the bias voltage applied between a diaphragm part and an electrode. 計測工程を示す測定フローチャート。The measurement flowchart which shows a measurement process. 算出工程の演算プログラムを示すフローチャート。The flowchart which shows the calculation program of a calculation process. 静電アクチュエータのC−V特性を測定した結果を示すグラフ。The graph which shows the result of having measured the CV characteristic of the electrostatic actuator. 帯電がない場合とある場合とでC−V特性を比較したグラフ。The graph which compared the CV characteristic with the case where there is no electrification and the case where it exists. 図8のC−V特性のバイアス電圧0V付近を拡大したグラフ。The graph which expanded the bias voltage 0V vicinity of the CV characteristic of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1の基板としてのガラス基板、2…第2の基板としてのシリコン基板、3…第3の基板としてのノズルプレート、4…ノズル、5…振動板部、6…吐出室、10…液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド、11…電極、18…電気機械変換素子、19…静電アクチュエータ、100…帯電量測定装置、101…電源部、102…容量測定部としてのLCRメータ、103…演算部および制御部としてのPC(パーソナルコンピュータ)、400…液滴吐出装置としてのインクジェットプリンタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass substrate as 1st board | substrate, 2 ... Silicon substrate as 2nd board | substrate, 3 ... Nozzle plate as 3rd board | substrate, 4 ... Nozzle, 5 ... Vibration plate part, 6 ... Discharge chamber, 10 ... Inkjet head as a droplet discharge head, 11 ... electrode, 18 ... electromechanical transducer, 19 ... electrostatic actuator, 100 ... charge amount measuring device, 101 ... power supply unit, 102 ... LCR meter as capacitance measuring unit, 103 ... PC (personal computer) as a calculation unit and a control unit, 400... Inkjet printer as a droplet discharge device.

Claims (16)

振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの帯電量測定方法において、
前記振動板部と前記電極との間にバイアス電圧を印加しながら、前記振動板部と前記電極との間の静電容量を計測する計測工程と、
前記静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときの前記バイアス電圧から前記振動板部と前記電極の間に帯電した帯電量を求める算出工程と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの帯電量測定方法。
In the method for measuring the amount of charge of an electrostatic actuator comprising an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval,
A measurement step of measuring a capacitance between the diaphragm portion and the electrode while applying a bias voltage between the diaphragm portion and the electrode;
A calculation step of obtaining a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode from the bias voltage when the capacitance takes a specific value in a region near the minimum. A method for measuring the charge amount of an electric actuator.
前記計測工程では、前記バイアス電圧に対する前記振動板部と前記電極との間の静電容量を複数点計測し、
前記算出工程では、前記複数点計測された前記静電容量を基に最小二乗法により前記バイアス電圧と前記静電容量との関係を2次曲線として近似して、前記2次曲線が極小近傍領域内の特定の値をとるときの前記バイアス電圧から前記帯電量を求めることを特徴とする請求項1に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法。
In the measurement step, a plurality of points of capacitance between the diaphragm portion and the electrode with respect to the bias voltage are measured,
In the calculating step, the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve by a least square method based on the capacitance measured at the plurality of points, and the quadratic curve is in a region near the minimum. The method according to claim 1, wherein the charge amount is obtained from the bias voltage when taking a specific value.
前記算出工程では、前記バイアス電圧と前記静電容量との関係を前記2次曲線として近似する際、前記バイアス電圧を印加することによって前記振動板部が急峻に変位する立ち上がり部分、立ち下り部分の計測値を除いて近似すること特徴とする請求項2に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法。   In the calculation step, when the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as the quadratic curve, a rising portion and a falling portion where the diaphragm portion is suddenly displaced by applying the bias voltage are applied. The method for measuring the charge amount of an electrostatic actuator according to claim 2, wherein the charge amount is approximated except for the measured value. 振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの製造方法において、
請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて前記振動板部と前記電極との間に帯電した帯電量を測定する測定工程と、
前記静電アクチュエータの駆動電圧を前記測定された前記帯電量に応じた値に調整する調整工程と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
In a method of manufacturing an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part with a predetermined interval,
A measurement step of measuring a charge amount charged between the diaphragm portion and the electrode using the method for measuring the charge amount of the electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3,
An adjustment step of adjusting a drive voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the measured charge amount.
前記測定された前記帯電量が異常値を示すか否かを判定し、異常値を示すと判定した場合前記静電アクチュエータを不良として排除する判定工程をさらに備えたことを特徴とする請求項4に記載の静電アクチュエータの製造方法。   5. The method according to claim 4, further comprising a determination step of determining whether or not the measured charge amount indicates an abnormal value, and determining that the measured value indicates an abnormal value, and rejecting the electrostatic actuator as a failure. A method for producing the electrostatic actuator according to 1. 振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記液滴吐出ヘッドは、前記静電アクチュエータと、前記吐出室を含む液体流路と、前記吐出室に連通するノズルとが複数区画形成された液滴吐出部を有し、
前記液滴吐出部の前記複数区画形成された前記静電アクチュエータのうち1つの帯電量を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、請求項4に記載の調整工程または請求項5に記載の判定工程とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes the liquid and discharges a droplet from a nozzle,
The droplet discharge head has a droplet discharge portion in which a plurality of compartments are formed with the electrostatic actuator, a liquid flow path including the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber,
The measurement which measures the charge amount of one of the electrostatic actuators formed in the plurality of sections of the droplet discharge section using the method for measuring the charge amount of an electrostatic actuator according to any one of claims 1 to 3. A method for manufacturing a droplet discharge head, comprising: a step; and an adjustment step according to claim 4 or a determination step according to claim 5.
前記液滴吐出部は、ダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ有し、前記測定工程では、前記ダミー静電アクチュエータの前記振動板部と前記電極との間の帯電量を測定することを特徴とする請求項6に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法。   The droplet discharge unit includes at least one dummy electrostatic actuator, and in the measurement step, the charge amount between the diaphragm portion and the electrode of the dummy electrostatic actuator is measured. A method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 6. 振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドの製造方法において、
前記電極が形成されるウェハ状の第1の基板と、前記振動板部が形成されるウェハ状の第2の基板とを接合して当該接合により得られたウェハ状積層体に前記液滴吐出ヘッド複数個分の前記静電アクチュエータを形成すると共に、前記液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つのダミー静電アクチュエータを形成する製造工程と、
前記ウェハ状積層体から複数の前記液滴吐出ヘッドを切り出す切断工程と、
前記切断工程により得られた前記液滴吐出ヘッドに対して、前記ダミー静電アクチュエータの少なくとも1つの帯電量を請求項1ないし3のいずれか一項に記載の静電アクチュエータの帯電量測定方法を用いて測定する測定工程と、請求項4に記載の駆動電圧を調整する調整工程または請求項5に記載の帯電量が異常値を示すか否かを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッドの製造方法。
The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a method of manufacturing a droplet discharge head that pressurizes the liquid and discharges a droplet from a nozzle,
The droplet discharge is applied to the wafer-like laminate obtained by joining the wafer-like first substrate on which the electrode is formed and the wafer-like second substrate on which the diaphragm is formed. Forming the electrostatic actuator for a plurality of heads, and forming at least one dummy electrostatic actuator in a region other than the formation region of the droplet discharge head;
A cutting step of cutting out the plurality of droplet discharge heads from the wafer-shaped laminate;
4. The electrostatic actuator charge amount measuring method according to claim 1, wherein at least one charge amount of the dummy electrostatic actuator is applied to the droplet discharge head obtained by the cutting step. 5. And a measuring step for measuring using, and an adjusting step for adjusting the driving voltage according to claim 4 or a determining step for determining whether or not the charge amount according to claim 5 shows an abnormal value. A method for manufacturing a droplet discharge head.
請求項4または5に記載の静電アクチュエータの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする静電アクチュエータ。   An electrostatic actuator manufactured using the method for manufacturing an electrostatic actuator according to claim 4. 請求項6ないし8のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。   A droplet discharge head manufactured using the method for manufacturing a droplet discharge head according to claim 6. 振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドにおいて、
前記静電アクチュエータと、前記吐出室を含む液体流路と、前記吐出室に連通するノズルとが複数区画された液滴吐出部を有し、
前記液滴吐出部には、前記振動板部と前記電極との間の帯電量を測定するためのダミー静電アクチュエータを少なくとも1つ備えたことを特徴とする液滴吐出ヘッド。
The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a droplet discharge head that pressurizes the liquid and discharges droplets from the nozzle,
A droplet discharge section in which the electrostatic actuator, a liquid flow path including the discharge chamber, and a nozzle communicating with the discharge chamber are divided into a plurality of sections,
The droplet discharge head, wherein the droplet discharge unit includes at least one dummy electrostatic actuator for measuring a charge amount between the vibration plate portion and the electrode.
請求項10または11のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドを搭載したことを特徴とする液滴吐出装置。   A liquid droplet ejection apparatus comprising the liquid droplet ejection head according to claim 10. 振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータにより、前記振動板部に面して位置する吐出室に充填された液体を加圧してノズルから液滴を吐出する液滴吐出ヘッドが複数個区画形成されたウェハ状積層体において
前記電極が形成されたウェハ状の第1の基板と、
前記振動板部および前記吐出室となる液体流路が形成されたウェハ状の第2の基板と、
前記ノズルが形成されたウェハ状の第3の基板とを有し、
前記ウェハ状の第1の基板と前記ウェハ状の前記第2の基板との接合により、前記静電アクチュエータの帯電量を特定するためのダミー電気機械変換素子が前記液滴吐出ヘッドの形成領域以外の領域に少なくとも1つ形成されたことを特徴とするウェハ状積層体。
The discharge chamber located facing the diaphragm is filled by an electrostatic actuator having an electromechanical transducer having a diaphragm and an electrode disposed opposite to the diaphragm at a predetermined interval. In a wafer-like laminate in which a plurality of droplet ejection heads that pressurize the liquid to eject droplets from the nozzles are formed, a wafer-like first substrate on which the electrodes are formed;
A wafer-like second substrate in which a liquid flow path serving as the diaphragm and the discharge chamber is formed;
A wafer-like third substrate on which the nozzle is formed,
A dummy electromechanical transducer for specifying the charge amount of the electrostatic actuator by joining the wafer-like first substrate and the wafer-like second substrate is a region other than the formation region of the droplet discharge head. At least one wafer-like laminate is formed in the region.
振動板部と前記振動板部に所定の間隔を置いて対向配置された電極とを有する電気機械変換素子を備えた静電アクチュエータの帯電量測定装置において、
前記振動板部と前記電極との間に所定のバイアス電圧を印加するための電源部と、
前記バイアス電圧が印加された前記振動板部と前記電極との間の静電容量を計測する容量測定部と、
前記容量測定部の静電容量測定結果に基づいて、前記静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときの前記バイアス電圧から前記振動板部と前記電極との間の帯電量を演算する演算部と、を備えたことを特徴とする静電アクチュエータの帯電量測定装置。
In the electrostatic charge measuring device of an electrostatic actuator comprising an electromechanical transducer having a diaphragm part and an electrode disposed opposite to the diaphragm part at a predetermined interval,
A power supply for applying a predetermined bias voltage between the diaphragm and the electrode;
A capacitance measuring unit for measuring a capacitance between the diaphragm unit to which the bias voltage is applied and the electrode;
Based on the capacitance measurement result of the capacitance measurement unit, the charge amount between the diaphragm unit and the electrode is calculated from the bias voltage when the capacitance takes a specific value in the region near the minimum. An electrostatic actuator charge amount measuring device, comprising:
前記演算部では、前記バイアス電圧と前記静電容量との関係を2次曲線として近似して、前記静電容量が極小近傍領域内の特定の値をとるときの前記バイアス電圧から前記振動板部と前記電極との間の帯電量を演算することを特徴とする請求項14に記載の静電アクチュエータの帯電量測定装置。   In the calculation unit, the relationship between the bias voltage and the capacitance is approximated as a quadratic curve, and the diaphragm unit is calculated from the bias voltage when the capacitance takes a specific value in the region near the minimum. The charge amount measuring apparatus for an electrostatic actuator according to claim 14, wherein the charge amount between the electrode and the electrode is calculated. 前記演算部が演算して出力した前記帯電量に応じた値に、前記静電アクチュエータの駆動電圧を調整する調整部をさらに備えたことを特徴とする請求項14または請求項15に記載の静電アクチュエータの帯電量測定装置。
The static unit according to claim 14 or 15, further comprising an adjustment unit that adjusts a driving voltage of the electrostatic actuator to a value corresponding to the charge amount calculated and output by the calculation unit. Electric actuator charge amount measuring device.
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